RU2337242C2

RU2337242C2 - Bolting for mine working and method of its manufacturing

Info

Publication number: RU2337242C2
Application number: RU2006100907/03A
Authority: RU
Inventors: нов Рустам Наилевич Шакирз (RU); Рустам Наилевич Шакирзянов
Original assignee: ЗАО "Автосельхозснаб"
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2008-10-27
Also published as: RU2006100907A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: bolting for mine workings includes reinforcing rod made of spiral profile rolled stock, salient bearing plate, hexagonal nut with head in the form of hollow ball layer and limiter in the form of conic ring with inner diameter equal to rod nominal diameter made of spiral profile rolled stock providing nut barring on bolt shaft at bracing ampule contain mixing in well. Hollow ball layer can be outfitted by circular bearing flange. Manufacturing method of bolting includes fittings cutting from rolled stock of spiral and round profiles for cutoffs of cut length, carving and punching of prominent back-up plate, upset forging and molding of nut blank with hole cutting, screw in it cutting of coarse pitch spiral profile at nut blank rotation, fixed in turning machine chuck and drawing through it tap-broach, fixed in lathe support holder. Screw cutting of coarse pitch spiral profile is made by broaching method with instrument forcing right to left, at that rotating nut blank is fixed in work-holding device by means of hexahedron and bearing flange without additional clipping. Spigot on nut face in the frustaconical shape form at nut blank upset forging with its further transformation into conic ring by means of punching. Carving on nut conic ring is formed by rod transversal lug knurl method located by single spiral at the rotation process of nut after bolt shaft fixing inside of well with bracing composition.

EFFECT: invention allows to prevent nut spontaneous turn off and improve productivity of screw cutting.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и направлено на совершенствование анкерной крепи и технологии ее изготовления.The invention relates to mining and is aimed at improving anchor support and the technology for its manufacture.

Известна "Анкерная крепь для горных выработок", включающая арматурный стержень из проката периодического профиля с метрической резьбой на одном конце, опорную шайбу, крепежные элементы и ампулы с полимерным скрепляющим составом. Крепежные элементы состоят из втулки со сферической поверхностью, установленной на стержне анкера между опорной шайбой и антифрикационной шайбой, опирающейся на торец шестигранной гайки. В резьбовой части стержня анкера расположен предохранительный штифт, который после отверждения скрепляющего состава ампул разрушается под действием возрастающего крутящего момента, передаваемого шестигранной гайке (свидетельство РФ на полезную модель №9889 "Анкерная крепь для горных выработок", МПК: 6 Е21D 21/00, БИ ПМ №5 - 1998 г.).The well-known "Anchor support for mine workings", including a reinforcing bar of rolled periodic profile with a metric thread at one end, a support washer, fasteners and ampoules with a polymer fastener. The fasteners consist of a sleeve with a spherical surface mounted on the anchor rod between the support washer and the antifriction washer resting on the end face of the hex nut. A safety pin is located in the threaded part of the anchor rod, which, after curing the ampoule fastening composition, is destroyed by the increasing torque transmitted by the hexagonal nut (RF certificate for utility model No. 9889 "Anchor support for mine workings", IPC: 6 Е21D 21/00, БИ PM No. 5 - 1998).

Недостатками известной анкерной крепи является сложность конструкции, наличие большого количества деталей, нетехнологичных и трудоемких в изготовлении.The disadvantages of the known anchor lining is the complexity of the design, the presence of a large number of parts, low-tech and labor-intensive to manufacture.

Известный "Сталеполимерный анкер" имеет стержень из проката винтового профиля, опорную шайбу и гайку (свидетельство РФ на полезную модель №28183 по кл. Е21D, БИ ПМ №7 - 2003 г.). Особенностью конструкции этой крепи является то, что стержень снабжен поперечными выступами, идущими по однозаходной винтовой линии. Шаг винтовой линии крупный и превышает половину диаметра стержня, на диаметрально противоположных сторонах которого по всей длине имеются гладкие участки, прерывающие витки стержня. Изготовление винтового профиля резьбы гайки конгруэнтно профилю стержня является сложной задачей из-за расхождения полей допусков сопрягаемых деталей, полученных разными способами (прокаткой стержня и механической обработкой или литьем гайки). При механической обработке гайки для получения резьбы винтового профиля с крупным шагом необходимо совершить резцом несколько проходов или использовать комплект из нескольких метчиков без принудительной подачи, что является малопроизводительным и не пригодным для серийного и крупномасштабного производства. Винтовая поверхность стержня используется для навинчивания гайки на стержень анкера, в котором отсутствуют средства, позволяющие передавать вращение от гайки к стержню анкера, необходимое для тщательного перемешивания скрепляющего состава ампул в скважине при возведении крепи.The well-known "Steel-polymer anchor" has a rod made of rolled helical profile, a support washer and a nut (certificate of the Russian Federation for utility model No. 28183 according to class E21D, BI PM No. 7 - 2003). A design feature of this lining is that the rod is equipped with transverse protrusions running along a single-helix line. The pitch of the helix is large and exceeds half the diameter of the rod, on the diametrically opposite sides of which along the entire length there are smooth sections interrupting the turns of the rod. Making the screw profile of the nut thread congruent to the profile of the rod is a difficult task due to the discrepancy between the tolerance fields of the mating parts obtained by different methods (rolling the rod and machining or casting the nut). When machining a nut to obtain a thread of a screw profile with a large pitch, it is necessary to make several passes with a cutter or use a set of several taps without forcing, which is inefficient and not suitable for serial and large-scale production. The screw surface of the rod is used to screw the nut onto the anchor rod, in which there are no means to transfer the rotation from the nut to the anchor rod, necessary for thorough mixing of the fastening composition of the ampoules in the well during the construction of the lining.

Известная "Натяжная гайка анкерной крепи" имеет натяжную и крепежную ступени, выполненные соответственно в форме полусферы и шестигранника, при этом торцевая поверхность крепежной части снабжена двумя ограничителями (фиксаторами), перекрывающими резьбовое отверстие гайки (свидетельство РФ на полезную модель №21067 по кл. Е21D, БИ ПМ №35 - 2001 г.).The well-known "Anchor lashing nut" has tension and fixing steps made in the form of a hemisphere and hexagon, respectively, while the end surface of the fixing part is equipped with two stops (clips) that block the threaded hole of the nut (RF certificate for utility model No. 21067 according to class E21D , BI PM No. 35 - 2001).

Недостатками данной конструкции являются незначительные размеры поперечного сечения фиксаторов, обусловленные необходимостью их разрушения при малых значениях крутящего момента (на практике от 40 до 100 Н·м), передаваемого от гайки к стержню анкера. Изготовление гайки методом литья не позволяет из-за неизбежных дефектов в малых поперечных сечениях отливки получить фиксаторы со стабильными прочностными характеристиками, что приводит к преждевременному их разрушению при недостаточной величине крутящего момента и при транспортировке.The disadvantages of this design are the insignificant sizes of the cross section of the clamps, due to the need to destroy them at low values of torque (in practice, from 40 to 100 N · m) transmitted from the nut to the anchor rod. Due to unavoidable defects in small cross sections of the casting, production of a nut by casting does not make it possible to obtain fixers with stable strength characteristics, which leads to their premature failure with insufficient torque and during transportation.

Известна также "Анкерная крепь для горных выработок", включающая арматурный стержень из проката винтового профиля, выпуклую опорную шайбу и шестигранную гайку с головкой в виде полого шарового слоя, имеющую в торцевой части шестигранника ограничитель в виде цилиндрического пояса с диаметрально расположенными внутренними радиальными выступами, которые обеспечивают стопорение гайки на стержне анкера при перемешивании скрепляющего состава ампул в скважине и закручивание гайки при затвердении скрепляющего состава в процессе создания предварительного натяжения анкера (свидетельство РФ на полезную модель №37768 по кл. Е21D, 21/00, БИ ПМ №13 - 2004 г.). При изготовлении крепи производят порубку арматуры из проката винтового профиля на заданную длину стержня, разделку арматуры из круглого профиля на отрезки мерной длины, обрезку и штамповку выпуклой опорной шайбы, осаживание и формование заготовки гайки с прошивкой отверстия, нарезание в ней резьбы крупного шага методом протягивания на токарном станке за один проход при движении метчика-протяжки в направлении слева направо, причем метчик-протяжка предварительно пропускают через зажимаемую в патроне станка заготовку гайки и затем закрепляют на оправке суппорта станка для протяжки режущего инструмента при обратном ходе, освобождают от крепления в патроне и суппорте станка гайку и метчик-протяжку (Справочник металлиста. Т.3. М.: Машиностроение, 1977 г.).Also known is “Anchor support for mine workings”, including a reinforcing bar made of rolled helical profile, a convex supporting washer and a hex nut with a head in the form of a hollow ball layer, having a limiter in the end part of the hexagon in the form of a cylindrical belt with diametrically located inner radial protrusions that provide locking of the nut on the anchor rod while mixing the fastening composition of the ampoules in the well and tightening the nut during hardening of the fastening composition in the process of creating edvaritelnogo tension anchor (certificate of the Russian Federation for useful model №37768 tml E21D, 21/00, BI PM №13 -. 2004). In the manufacture of lining, reinforcement is cut from rolling a screw profile to a predetermined length of the rod, cutting reinforcement from a round profile into measured length segments, cutting and stamping a convex supporting washer, upsetting and molding a nut blank with hole piercing, cutting a large step in it with a pulling method to the lathe in one pass when the pull-taper moves in the direction from left to right, and the pull-taps are preliminarily passed through the nut workpiece clamped in the machine chuck and then closed they insulate on the mandrel of the machine support for broaching the cutting tool during the reverse stroke, release the nut and the tapping broach in the holder and the support of the machine (Reference metalworker. T.3. M .: Mashinostroenie, 1977).

Недостатки этой конструкции крепи, принятой нами в качестве прототипа, заключаются в следующем. Радиальные выступы, расположенные в одной плоскости на внутренней поверхности цилиндрического пояса, включаются в работу неодновременно, их рабочее сопротивление вращению гайки на стержне после отвердения скрепляющего состава изменяется в широких пределах и не поддается параметрически силовому регулированию при изменении размеров и шага витков в пределах допусков, предусмотренных техническими условиями на арматуру из проката винтового профиля. По этой причине возникает необходимость изготавливать гайки с увеличенными зазорами и прослабленной резьбой, оказывающей отрицательное влияние на прочность соединения винтовой пары, воспринимающей сдвиговые нагрузки. Под действием нагрузок прослабленные гайки, взаимодействующие с витками арматуры, имеющими с двух сторон по всей длине продольные разрывы, подвергаются поперечной деформации и принимают эллиптическую форму, уменьшающую рабочее сопротивление крепи.The disadvantages of this support structure, adopted by us as a prototype, are as follows. Radial protrusions located in the same plane on the inner surface of the cylindrical belt are switched on at the same time, their working resistance to the rotation of the nut on the rod after hardening of the fastening composition varies widely and cannot be parametrically force regulated when changing the size and pitch of the turns within the tolerances provided for specifications for fittings from rolled screw profile. For this reason, there is a need to produce nuts with increased gaps and loose threads, which adversely affects the strength of the joint of a screw pair that accepts shear loads. Under the action of loads, loosened nuts interacting with the coils of the reinforcement having longitudinal gaps on both sides along the entire length, undergo lateral deformation and take an elliptical shape, which reduces the working resistance of the lining.

Недостатком способа изготовления этой анкерной крепи, принятого нами в качестве прототипа, является низкая производительность и нетехнологичность нарезания винтового профиля резьбы гайки крупного шага на токарном станке с применением метчика-протяжки, который необходимо предварительно пропустить через отверстие заготовки, а затем закрепить в оправке-суппорте станка с последующей протяжкой в направлении слева направо режущего инструмента через зажатую и вращающуюся в кулачках патрона заготовку гайки. После каждого цикла нарезания резьбы необходимо разжать кулачки патрона и освободить метчик-протяжку, закрепленный на оправке-суппорте станка.The disadvantage of the method of manufacturing this anchor lining, adopted by us as a prototype, is the low productivity and low technological quality of cutting the screw profile of the thread of a large-pitch nut on a lathe using a pull broach, which must first be passed through the hole of the workpiece and then fixed in the mandrel-support of the machine with the subsequent drawing in the direction from left to right of the cutting tool through the nut workpiece clamped and rotating in the cams of the cartridge. After each threading cycle, it is necessary to unclench the cams of the chuck and release the pull-out tap fixed on the mandrel-support of the machine.

Целью разработки настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков прототипа, который достигается тем, что в анкерной крепи для горных выработок, включающей арматурный стержень из проката винтового профиля, выпуклую опорную шайбу и шестигранную гайку с головкой в виде полого шарового слоя и ограничителем на торце шестигранника под ключ, который выполнен в виде конического кольца с внутренним диаметром, равным номинальному диаметру стержня из проката винтового профиля, а основание полого шарового слоя гайки снабжено дополнительным круговым опорным фланцем.The aim of the development of the present invention is to eliminate the noted disadvantages of the prototype, which is achieved by the fact that in the anchor support for mining, including a reinforcing bar made of rolled helical profile, a convex support washer and a hex nut with a head in the form of a hollow ball layer and a limiter at the end of the turnkey hexagon , which is made in the form of a conical ring with an inner diameter equal to the nominal diameter of the rod from a rolled helical profile, and the base of the hollow ball layer of the nut is provided with additionally a circular supporting flange.

Устранение отмеченных недостатков прототипа достигается также тем, что в способе изготовления анкерной крепи, включающем разделку арматуры из винтового и круглого профилей проката на отрезки мерной длины, вырубку и штамповку выпуклой опорной шайбы, осаживание и формование заготовки гайки с прошивкой отверстия и нарезанием винтового профиля резьбы крупного шага на токарном станке за один проход при вращении зажатой в кулачках патрона заготовки гайки и движении предварительно пропущенного через отверстие заготовки метчика-протяжки, закрепленного на суппорте станка, в направлении слева направо, нарезание резьбы гайки производят за один проход при вращении установленной без дополнительного зажатия в оправке патрона заготовки гайки посредством шестигранного хвостовика и кругового опорного фланца и движении метчика-прошивки, закрепленного на суппорте станка, в направлении справа налево.The elimination of the noted disadvantages of the prototype is also achieved by the fact that in the method of manufacturing anchor supports, including cutting reinforcement from screw and round sections of rolled products into measured lengths, cutting and stamping a convex supporting washer, upsetting and forming a nut blank with hole piercing and cutting a large screw thread profile steps on the lathe in one pass when rotating the nut workpiece clamped in the cams of the cartridge and the movement of the tapping broach previously passed through the hole of the workpiece, mounted on the machine support, from left to right, threading the nut is performed in one pass when the nut workpiece installed without additional clamping in the mandrel of the cartridge is rotated by means of a hexagonal shank and a circular support flange and the tapping flashing mounted on the machine support in the direction from left to left .

Для обеспечения нормальной работы анкерной крепи в процессе ее установки поперечными выступами стержня формируется на коническом кольце гайки резьба, что позволяет получить участок беззазорного соединения винтовой пары, который предотвращает самопроизвольное откручивание гайки при воздействии знакопеременных нагрузок.To ensure the normal operation of the anchor lining during its installation, the thread is formed on the conical ring of the nut with transverse protrusions of the nut, which allows to obtain a portion of the gap-free connection of the screw pair, which prevents the nut from unscrewing under the influence of alternating loads.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной и ни в научно-технической литературе не имеется сведений об анкерной крепи и способе ее изготовления, которые характеризовались бы той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемая анкерная крепь и способ ее изготовления, то есть она отвечает критерию патентоспособности по новизне и может быть защищена патентом на изобретение.Patent studies have shown that neither in the patent nor in the scientific and technical literature there is information about the anchor support and the method of its manufacture, which would be characterized by the same set of essential features as the claimed anchor support and the method of its manufacture, that is, it meets patentability criterion for novelty and may be protected by a patent for an invention.

Изобретение поясняется графическими иллюстрациями, где на фиг.1 показан общий вид анкерной крепи в сборе; на фиг.2 изображена анкерная крепь после закрепления стержня анкера в скважине; на фиг.3 дан разрез гайки; на фиг.4 приведен вид на гайку со стороны торца шестигранного хвостовика.The invention is illustrated by graphic illustrations, where figure 1 shows a General view of the anchor lining assembly; figure 2 shows the anchor support after fixing the anchor rod in the well; figure 3 is a section of a nut; figure 4 shows a view of the nut from the side of the end face of the hexagonal shank.

Анкерная крепь для горных выработок включает арматурный стержень 1 из проката винтового профиля, выпуклую опорную шайбу 2 и шестигранную гайку 3 с головкой в виде полого шарового слоя, в основании которого для увеличения площади опоры и жесткости конструкции образован круговой опорный фланец 4. Торец гайки со стороны шестигранника под ключ имеет коническое кольцо 5, обеспечивающее стопорение гайки 3 на стержне 1 анкера при перемешивании скрепляющего состава 6 ампул в скважине и закручивание гайки 3 после затвердения скрепляющего состава в процессе создания предварительного натяжения анкера с одновременным нанесением резьбы методом накатки на коническом кольце гайки, резьбу которой нарезают при вращении заготовки гайки, фиксирующейся в оправке патрона посредством шестигранного хвостовика и кругового опорного фланца без дополнительного зажатия, и движении в направлении справа налево метчика-прошивки, постоянно закрепленного на суппорте токарного станка.Anchor support for mine workings includes a reinforcing bar 1 of rolled helical profile, a convex supporting washer 2 and a hexagonal nut 3 with a head in the form of a hollow ball layer, at the base of which a circular supporting flange is formed to increase the bearing area and structural rigidity 4. Nut end face The turnkey hexagon has a tapered ring 5, which locks the nut 3 on the anchor rod 1 while stirring the fastener composition 6 ampoules in the well and tightens the nut 3 after hardening the fastener in p the process of creating an anchor pre-tensioning with simultaneous threading by knurling on a conical ring of a nut, the thread of which is cut during rotation of the nut workpiece, which is fixed in the mandrel by means of a hexagonal shank and a circular support flange without additional clamping, and constantly moving the firmware tap from right to left mounted on a support lathe.

Регулирование величины крутящего момента для обеспечения вращения гайки относительно закрепленного в скважине стержня анкера осуществляют за счет изменения размеров усеченного конуса с диаметром в основании, превышающем наружный диаметр витков арматуры, который после калибровки внутреннего отверстия гайки и нарезания резьбы осаживают.The regulation of the torque to ensure rotation of the nut relative to the anchor rod fixed in the borehole is carried out by changing the size of the truncated cone with a diameter in the base exceeding the outer diameter of the turns of the reinforcement, which, after calibration of the inner hole of the nut and threading, is upset.

Claims

1. Анкерная крепь для горных выработок, включающая арматурный стержень из проката винтового профиля, выпуклую опорную шайбу и шестигранную гайку с головкой в виде полого шарового слоя и ограничителем, обеспечивающим стопорение гайки на стержне анкера при перемешивании скрепляющего состава ампул в скважине, отличающаяся тем, что ограничитель выполнен в виде конического кольца с внутренним диаметром, равным номинальному диаметру стержня из проката винтового профиля.1. Anchor support for mining, including a reinforcing bar of rolled helical profile, a convex support washer and a hex nut with a head in the form of a hollow ball layer and a limiter that locks the nut on the anchor rod while mixing the fastening composition of the ampoules in the well, characterized in that the limiter is made in the form of a conical ring with an inner diameter equal to the nominal diameter of the rod from a rolled helical profile.

2. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что основание полого шарового слоя гайки снабжено круговым опорным фланцем.2. Anchor support according to claim 1, characterized in that the base of the hollow spherical layer of the nut is provided with a circular support flange.

3. Способ изготовления анкерной крепи, включающий разделку арматуры из прокатов винтового и круглого профилей на отрезки мерной длины, вырезку и штамповку выпуклой опорной шайбы, осаживание и формование заготовки гайки с прошивкой отверстия, нарезание в ней резьбы винтового профиля крупного шага при вращении заготовки гайки, закрепленной в патроне токарного станка, и протягивании через нее метчика-протяжки, закрепленного в державке суппорта станка, отличающийся тем, что нарезание резьбы производят методом прошивания с принудительной подачей инструмента справа налево, при этом вращающаяся заготовка гайки фиксируется в оправке патрона посредством шестигранника и опорного фланца без дополнительного зажатия.3. A method of manufacturing an anchor support, including cutting reinforcement from rolled screw and round profiles into measured lengths, cutting and stamping a convex supporting washer, upsetting and molding a nut blank with hole piercing, cutting a large pitch screw profile in it when rotating the nut blank, fixed in the chuck of the lathe, and pulling through it a pull-broach fixed in the holder of the support of the machine, characterized in that the threading is done by flashing with forced cottage tool from right to left, with the rotating nut blank is fixed in the mandrel holder means and the reference hexagon flange without additional clamping.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при осаживании заготовки гайки образуют на торце центрирующий выступ в форме усеченного конуса, который после нарезки резьбы превращают путем штамповки в коническое кольцо.4. The method according to claim 3, characterized in that when upsetting the workpiece, the nuts form a centering protrusion in the shape of a truncated cone, which after threading is turned into a conical ring by stamping.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что резьба на коническом кольце гайки формируется методом накатки поперечными выступами стержня, расположенными по однозаходной винтовой линии, в процессе вращения гайки после закрепления стержня анкера в скважине скрепляющим составом.5. The method according to claim 3, characterized in that the thread on the conical ring of the nut is formed by knurling with the transverse protrusions of the rod located on a single thread, during the rotation of the nut after fixing the anchor rod in the well with a fastener.